1) But de la boucle: La boucle de de courant est un moyen de

Chapitre V : Liaison Serie
1. Boucle de courant
1) But de la boucle: La boucle de courant est un moyen de transmission permettant de
transmettre un signal analogique sur une grande distance sans perte ou modification de ce
signal.
2) Comment est réalisé la boucle : Pour réaliser la boucle, il faut au moins 4 éléments :
l'émetteur, l'alimentation de la boucle, les fils de la boucle et le récepteur. Ces 4 éléments sont
connectés ensemble pour former une boucle
2.1) L’émetteur : L'émetteur est composé d'un capteur qui va mesurer les grandeurs
physiques comme la température, la pression... et d'un émetteur de courant 4-20 mA.
L'émetteur convertit la valeur mesurée par le capteur en un courant compris dans
l'intervalle 4-20 mA.
2.2) L'alimentation : L'émetteur doit être alimenté pour fonctionner ceci est réalisé à l'aide des
deux fils de la boucle. Le courant de 0 à 4 mA de la boucle sert pour l'alimentation du circuit
émetteur (l'émetteur doit donc consommer moins de 4 mA). La plupart des émetteurs sont
alimentés en 24 V mais certain de bonne qualité n'ont besoin que de 12V.
2.3) Les fils de la boucle : Deux fils relient tous les composants ensemble. Il y a quatre
conditions pour le choix de ces fils : Il faut qu'ils aient une très faible résistance, une bonne
protection contre la foudre, ne pas subir d'impulsion de tension induite par un moteur électrique
ou un relais et avoir également une seule mise à la masse.
2.4) Le récepteur : On a toujours au moins un récepteur dans la boucle. Il peut être un
afficheur digital, une table d'enregistrement.
3) Installation et test de la boucle : Pour installer la boucle, il suffit de relier en série
l'émetteur, l'alimentation et le récepteur avec le fil.. On devrait lire un courant d'une valeur
comprise entre 4 et 20 mA dépendant de la sortie de l'émetteur.
2. Protocole XON-XOFF
Ce protocole ne nécessite qu'une liaison sur 3 fils. Le reste de la négociation entre l'émetteur
et le récepteur pour échanger des données ce fait par logiciel. Ce protocole est basé sur les
caractères XON (ASCI 11H) et XOFF (ASCI 13H). Le récepteur gère un buffer. Lorsque son
buffer est plein à 80 % le récepteur envoie le caractère XOFF. L'émetteur lorsqu'il reçoit le
caractère XOFF doit immédiatement suspendre son émission. Lorsque l'émetteur a vidé sont
buffer à 50% il envoie un caractère XON à l'émetteur. A la réception de XON l'émetteur peut
reprendre son émission.
Liaison RS232
La transmission est entourée d'un bit de départ (Start) et d'arrêt (Stop). Le contrôle utilise
un bit de parité (qui n'est pas obligatoire). Il vaut 1 lorsque le nombre de bits à 1 dans le
message est impaire (type de parité EVEN) et 0 si le nombre de bits de l'octet de données est
paire. Par contre, en parité ODD, il est à 0 lorsque le nombre de 1 dans le message est impaire
et inversement.
Start Bit
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Parité
Stop bit
En RS232, la valeur 0 correspond à une tension entre - 5 à - 15V. La valeur 1 correspond
à une tension de + 5 V à + 15 Volts. Les PC actuels utilisent ce mode de transmission mais
avec des tensions de 0 à 5 volts. Les connecteurs sont parfaitement identiques.
RX: Broche de réception des données. TX: Broche d'émission des données.
RTS: sortie active bas, sortie de l'ordinateur indiquant au périphérique que l'ordinateur est prêt
à transmettre (et inversement)
DTR: actif bas, sortie indiquant au périphérique que l'ordinateur est prêt à communiquer.
CTS: sortie actif bas, entrée, signalant à l'ordinateur que le périphérique est prêt à
transmettre.
DSR: entrée à l'ordinateur indiquant que le périphérique est prêt à communiquer.
Au départ, seul trois fils sont nécessaires: RX et TX pour la transmission des données et
une masse.
3. Transmission analogique par boucle de courant 4-20 mA
La boucle de courant est un circuit de transmission de l’information d’un capteur sous forme
de courant.
Sa particularité vient du fait que l’alimentation, le conditionneur, le capteur et tout autre
élément électrique lié au capteur sont tous branchés en série dans une maille (boucle) unique.
Figure 1 : régulation de la température d’un four industriel.
Figure 2 : exemple d’une boucle de courant
1) Ecrire la loi des mailles appliquée à ce système (figure 2).
2) Ecrire vC en fonction de vA, RR, RLM et i.
3) Sachant que RR et RLM valent 250W chacune, déterminer les valeurs mini et maxi de vC
pour respecter le standard d’une boucle de courant 4-20 mA
Cette plage de tension convient-elle au capteur de température si son constructeur indique
qu’elle doit être comprise entre 12V et 30V ?
4) Quelle serait la longueur maximum de la liaison bifilaire au capteur si la résistance linéique
du fil est de 0,62W/m ?
4. Transmission analogique en tension
Cet exercice vous permettra de comprendre l’intérêt d’une transmission en courant par rapport
à une transmission en tension.
figure 3 : principe de la transmission en tension
1. Montrer que VR  (1
2RL
) Vm
RR
Utiliser l’approximation :
1
 1 x si x << 1
1 x

2. Exprimer
en pourcentage la différence de tension e entre VR et Vm par rapport à Vm.

3. Application numérique
Vm = 5 V ; RR = 10 kW ; résistance linéique du fil = 0,62 W.m-1.
Calculer VR et e pour des distances de transmission de 10 m, 100 m et 1 km.
4. Conclure en comparant les deux types de transmission.
5. Avantages de la boucle de courant
- Transmission sur des longueurs supérieures à 1 km. Le capteur fonctionne en générateur de
courant continu => le courant est constant le long d’un câble => Le courant mesuré au niveau
du récepteur ne dépend pas de la longueur de la ligne. (Exercice avec transmission en tension)
- Très bonne immunité aux bruits : les tensions parasites (f.e.m induites ou thermoélectriques)
ne contribuent pratiquement pas au courant de boucle du fait de la grande impédance interne
du générateur de courant qui est en série avec la ligne.
- Seulement 2 fils pour l ’alimentation du capteur et le codage de l ’information.
- Possibilité d ’avoir plusieurs récepteurs.
- Mise en œuvre très facile (Une résistance + Voltmètre ou un mA)
- Détection de panne du capteur intégrée (lorsque Ib< 4mA ou Ib > 20mA)
- Standard dans l ’industrie